隔震减震

• 注意：悬挂结构悬杆受力大，需采用高强钢。而高强钢韧
性差，在竖向地震作用下易拉断。为减小竖向地震作用，可 在吊点设减震弹簧，并配合使用阻尼器。
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消能减震（1）
• 概念及原理
把结构物的某些非承重构件(如支承，剪力堵，连接件等)设计成消能杆件，或 在结构的某部位（层间空间、结点、联接缝等）装设阻尼器，在风或小震作 用下，消能构件或消能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构物仍 具有足够的侧向刚度以满足使用要求。当出现中、大地震时，消能构件或装 置率先进入消能状态，其消耗的能量可占输入结构的地震能量的 90％从而保 护主体结构及构件在强烈地震中兔遭破坏。 从能量的观点，地震输入结构的能量是一定的，通过消能构件或消能装置消 耗掉一部分能量，则结构本身需消耗掉的能量减小，意味着结构反应减小。 从动力学的观点出发，消能构件或装置的作用，相当于增大结构阻尼，从而 使结构反应减小
• 减震效果 40％～60％，可同时减少结构水平和竖向地震反应 • 经济性：节约造价3％～10％ • 分类：阻尼减震、吸能减震、冲击减震
消能减震（2）
• 阻尼减震
－ 耗能阻尼器：迟滞型（位移相关型）、粘滞型（速度相关型） 迟滞型：金属阻尼器、摩擦阻尼器、记忆合金耗能器、各种类型的铅
阻尼器
体系组成：上部结构、隔震装置和下部结构三部分
• 隔震房屋和抗震房屋设计理念对比
抗震房屋 结构体系 科学思想 方法措施 上部结构和基础牢牢连接 隔震房屋 消弱上部结构与基础的有关 连接
提高结构自身的抗震能力 隔离地震能量向结构的输入 强化结构刚度和延性 滤波
隔震（2）
• 结构隔震体系的基本特征
a、足够的竖向承载力 b、隔震特性（一般可使结构水平地震作用降低至60%左右） c、复位特性 d、阻尼消能特性 e、隔震结构体系能有效保护上部结构，因此在各种生命线工 程、商场、精密仪器室等重要建筑中得到了广泛的应用。
减小地震作用，降低结构造价，提高结构抗震可靠度。 减小结构在地震作用下的变形，保证非结构构件不破坏，减小震后维修 费用，对现代建筑，非结构构件的造价常占总造价的比例越来越高。 隔震、减震装置的更换或维修比更换、维修结构构件方便、经济。 精密加工设备、核工业设备等结构物，只能用隔震、减震的方法满足严 格的抗震要求 。
隔震与减震
介 绍
隔震与减震
介
• • • • •
绍
概述 隔震 消能减震 主动控制减震 应用实例
概述(1)
• 传统的抗震设计：“硬抗”、“硬碰硬”（通过提高结构本身 的强度和刚度来抵御地震作用）
• 隔震与消能减震：结构与控制体系共同抵御外界荷载，能动地 调谐结构的动态反应，隔离或消耗部分地震能量 • 减震设计优点：
概述(2) —分类
震源
传播途径
结 构
反 应
消 震
隔 震
被 动 减 震
主动减震
基 底 隔 震
悬 挂 隔 震
耗 能 减 震
冲 击 减 震
吸 振 减 振
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概述(2) —分类
• 消震：通过减弱震源振动强度达到减小结构振动的方法。 • 隔震：通过某种装置，将地震动与结构隔开，减弱或改变地震 动对结构作用的强度或方式，达到减小结构振动的目的。
•
基础隔震
－ 适用范围：体形基本规则的低层和多层建筑结构，对高层建筑效果较差 （隔震结构延长了T1，不适合于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地以外的软弱场地） － 两大类： (粘)弹性隔震、基础滑动隔震 － 隔震装置：夹层橡胶垫隔震装置；滚珠(滚轴)加钢板消能装置；粉粒垫层 隔震装置；铅塞滞变阻尼器隔震装置；钢滞变阻尼器隔震装置；基底滑移 隔震装置；悬挂基础隔震装置；混合隔震装置 － 减震效果： 8％～60％ － 经济性：节约造价3％～20％
－ 隔震装置：橡胶支座（高度不宜太大） － 应用：上海几栋邮电通讯机房的加固，十几栋住宅的加层， 几栋高层建筑用此控制结构的第二振型反应。
隔震（4）Fra Baidu bibliotek
悬挂隔震
• 方法
悬挂隔震是将结构的全部或大部分质量悬挂起来，使地面运 动传递不到主体质量，产生不了惯性力，从而起到隔震作用。
• 应用
桥梁、房屋建筑、火电厂锅炉架等 著名的43层香港汇丰银行新大楼（悬挂结构）
隔震（3）
• 层间隔震
－ 概念：层间隔震是结构隔震与抗震相结合的一种方法，它 是在原结构上安装由质量和隔震支座组成的耗能减震装置，地 震时，耗能减震机构吸收并消耗地震能量，从而减小原结构的 地震反应。上部隔震部分对下部抗震部分也具有TMD作用。 － 适用范围：旧房加层、抗震加固 － 减震效果：一般在10％～40％之间，减震效果不及基础隔 震结构，但它可利用结构的加层或原结构的隔热层，做适当的 改建而达到减震目的，简单易行。
• 混合控制从其组合方式来分：
主从组合方式、并列组合方式 典型的混合控制装置有： AMD与TMD相结合、AMD 与TLD相结合、 主动控制与基础隔震相结合、主动控制与耗能减震相结合、液压－质 量振动控制系统（HMS）与AMD相结合 back
隔震（1）
• 概念
即“隔离地震”，在建筑物基础上与上部结构之间以及 上部建筑层间设置由隔震器、阻尼器等组成的隔震层， 隔离地震能量向上部传递，减少输入到上部结构的地震 能量，降低上部结构的地震反应，达到预期的防震要求。 分类：基础隔震和层间隔震
隔震方法：基底隔震
层间隔震
悬挂隔震
• 被动减震：通过采用一定的措施或附加子结构，吸收或消耗地 震传递给主结构的能量，达到减小结构振动的目的。
被动减震方法： 耗能减震
冲击减震 吸震减震等
• 主动减震：根据结构的地震反应，通过自动控制系统的执行机， 主动给结构施加控制力，达到减小结构振动的目的。
概述(3) —分类
• 按是否需要外部能量分为:
主动控制（AMD）、被动控制（PMD）、半主动控制、混合控制
（主动控制效果明显，但控制机构复杂，需要外加能源，控制系统的可靠性低； 而被动控制技术是较早得到发展和应用的工程减震技术，构造简单，不需要外 界能源输入能量，由控制机构隔离地震作用和消耗能量，达到减小结构地震反 应的目的，如隔震、耗能减震和吸振减震等。混合控制是将主动控制与被动控 制同时施加在同一结构上的结构振动控制形式）